1611257135-3356d66bd122f3beb3c5fa95c991a265 ([2016] Ермилов Нуруллаев Куценко - Ракетные двигатели на твердом топливе [Пермь]), страница 11

Ограничения, вытекающие из производственного процесса, требуют, чтобы образцы, разработанные и выбранные дляконтроля структурной целостности зарядов, были объектом промышленного производства, легко обрабатывались и имели минимально возможные размеры. Систематический анализ привелк следующим выводам: механические характеристики контрольных образцов (параллелепипед, получаемый методом литья поддействием силы тяжести) совместимы с характеристиками большого числа рассмотренных твердотопливных зарядов.

Напротив,в специфических зарядах формы «Finocyl» механические характе63ристики образцов показали несовместимость с механическими характеристиками твердотопливного заряда. Наблюдается систематическое занижение деформаций в топливном заряде по сравнению с деформациями образцов.Общий анализ всех экспериментальных данных показал, чтоэто явление было специфичным для отдельного вида смесевоготоплива. В результате дальнейших исследований определен болееблизкий представитель, получаемый методом литья с иглой звездообразной формы.В ходе анализа этого явления были сделаны следующие выводы:1. Твердотопливный заряд и образцы должны иметь идентичные тепловые предыстории. Корпус заряда и игла могут игратьтепловую роль и влиять на окончательные значения механическиххарактеристик.2.

Размер образцов должен быть достаточно большим, чтобыхарактеризовать твердотопливный заряд.3. Лайнеры и теплоизоляция могут оказывать некотороевлияние на механические свойства (например, за счет миграциикомпонентов).4. В случае значительного сдвига топливной массы (при литьепод давлением или свободном литье) это явление может быть усиливаться.1.8. Контроль качестваНазначение служб контроля качества – гарантировать качество продукта, в частности, обеспечить контроль сырьевых материалов, производственных операций и конечного продукта.Операции по контролю качества конечных продуктов могутбыть разделены на две основные категории:1) разрушающий контроль, выполняемый на образцах, изготовленных из идентичного топлива: измерение баллистическихи механических свойств и сравнение их с требованиями, установленными для твердотопливного заряда;2) неразрушающий контроль, выполняемый на твердотопливных зарядах.641.8.1.

Метод неразрушающего контроляили инспекцияВ противоположность разрушающим тестам, которые могутвключать в себя оценку свойств при разрушении образцов, неразрушающие методы контроля разрабатываются, чтобы гарантировать качество и целостность материала или их сложных сборокпутем проверки без их изменения. Эти проверки обычно подразделяются на три категории:1) инспекция массы топлива, чтобы идентифицировать трещины, полости и неоднородности;2) проверка связи корпуса с зарядом, чтобы идентифицировать расслоения, трещины и включения;3) контроль геометрии для подтверждения размеров.В случае прочно скрепленных зарядов очень важно проверитьнаиболее критические зоны связи, которые располагаются обычнов районе переднего и заднего торцов.Простые методы, такие как визуальный или размерный контроль, широко используются либо для выявления каких-либо поверхностных аномалий, либо контроля функциональных размеровконечного объекта.

Вообще эти методы не предусматривают использование каких-либо усложненных принципов. Но они позволяют применять довольно сложные технологии; такие как эндоскопия, телевидение, стереоскопия, лазерная проксиметрия и др.Эти методы бесполезны для контроля границ раздела или массытвердотопливного заряда. Поэтому необходимо прибегать к помощи прогрессивных технологий, которые позволят нам проникнутьв материал, независимо от его природы. Наиболее широко применяемые для этих целей методы основаны, главным образом, наанализе или обнаружении волны, излучения после их абсорбции,отражении или эмиссии. Самыми старыми и наиболее широко используемыми являются ультразвуковой и рентгеновский методы.Более современные методы, основанные на новых принципах,предполагают использование мощных автоматизированных компьютерных методов, которые ускоряют анализ информации.65Реализация этих методов обычно требует создания большихинфраструктур и вложения крупных инвестиций.

Выбор поэтомудолжен быть сделан очень тщательно, чтобы гарантировать, чтоотделения контроля зарядов позволят осуществлять контроль качества легко и с наименьшими затратами. Основной трудностьюявляется то, что в каждом корпусе имеются наложенные границыраздела, иногда располагаемые позади зоны, обычно не связаннойс другой. Это означает, что одна зона может скрывать другую,и методы, подходящие для анализа первой поверхности раздела,полностью бесполезны для другой зоны.

Используемые методыподразделяются на две категории:1) «глобальные» методы, которые обеспечивают качественную информацию на большой площади в одно время;2) «местные» методы, которые обеспечивают качественнуюи количественную информацию об ограниченном участке.Желательно выбрать один метод, с помощью которого можнообеспечить эти два типа исследований.1.8.2. Внутренний контрольКак уже упоминалось, старейшими и еще широко используемыми методами являются ультразвуковой и рентгеновский.1.

Проверка с помощью рентгеновских лучей. Этот методпозволяет нам оценить внутреннюю гомогенность топливного заряда (отсутствие трещин, воздушных пузырей, пористости, посторонних включений), качество связи между различными элементами твердотопливного заряда (лайнер–корпус или тепловая изоляция, лайнер–топливо, топливо–топливо), а также определить толщину различных компонентов. Этот тест основан на изменениипоглощения рентгеновских лучей элементами, составляющимизаряд, которое переводится в контрастные отличия на различныхматериалах, используемых для получения изображения за счет излучения. На пленке, обычно негативного типа, полости и расслоения, которые обладают пониженным поглощением, будут изображены в виде темных линий или участков. Металлические посто66ронние предметы обладают большим поглощением и поэтому будут выглядеть более бледно.

Рентгеновские или Х-лучи получаются бомбардировкой быстрыми электронами мишени из тяжелогометалла (рис. 1.20). Получаемые энергии могут находиться в пределах от 50 кэВ до нескольких десятков миллионов электронвольт. Энергия приблизительно в 2 МэВ получается с помощьюэлектростатического генератора Ван-де-Граафа, а большая энергия –с помощью электромагнитного линейного ускорителя.Рис. 1.20.

Диаграмма схемы рентгеновской установкиАнализ рентгеновских снимков – довольно тонкая операция,которая требует высококвалифицированного персонала, независимо от метода анализа изображений: невооруженным глазом илис помощью микроплотномера. Это справедливо и для радиолога,который должен знать о всех параметрах, которые сильно влияютна качество. К этим параметрам относятся: интенсивность Х-лучей; тип используемой пленки; расстояние от источника до заряда; позиционирование пленки относительно заряда; число углов выдержки; время экспозиции.67Определение этих параметров часто является результатомобмена опытом: например, увеличение интенсивности Х-лучейприводит к более короткому времени экспозиции, хотя это увеличивает зернистость изображения на пленке.

Аналогично, увеличение расстояния до заряда приводит к обмену между более длительным временем экспозиции и глубиной поля снимка.Оптическая плотность, получаемая на пленке, изменяетсязначительно в соответствии с площадью, находящейся под наблюдением. Необходимо обеспечение средней плотности, чтобы корректно обнаружить дефекты, часто требуются пленки с различнойчувствительностью. Например, снимок связей бронепокрытие –топливо выполняется на малочувствительной пленке (slow film),в то время как центральные области снимаются на пленке с высокой чувствительностью (fast film).

Точность измерения толщины(глубины) и размера дефектов зависит: от внефокусных площадей, зависимых от фокальной длины(фокусного расстояния) радиографической камеры; зернистости пленки; интенсивности излучения, которая влияет на контрастность.Х-лучевая радиография, заключающаяся в анализе полученного изображения на пленке, – медленный и дорогой метод приобширных проверках, но в то же время она является довольно точным методом для контроля скрепления на границе бронепокрытие–топливо и широко используется для больших твердотопливных зарядов.2. Ультразвуковой контроль. Метод основан на наблюденииизменения, претерпеваемого ультразвуковой волной, проходящейчерез объект.

Поэтому возможно определить прохождение или отражение ультразвуковой волны или проанализировать природу сигнала(амплитуда, частота, фаза). Этот тип контроля редко используетсядля массовых исследований, потому что топливо является сильноабсорбирующим материалом. Данный метод не очень удобен для определения размера дефекта. Однако он часто используется для контроля связи на границе топливо–бронепокрытие и зачастую ограничивается только границей раздела. Этот метод может представлять68интерес для оценки границ раздела связанных участков и поэтомуиспользуется как метод для анализа малых зон с использованиемпортативного оборудования. Могут быть иногда использованы такжеи другие методы, подобные только что описанному: метод γ-излучения (ограничен из-за опасности использования радиоактивных источников); метод нейтронного излучения (не может быть использовандля большой толщины углеводородных материалов); акустическая эмиссия (сложна в осуществлении из-за низкой энергии эмиссии топлив); инфракрасная термография (неприменима для наложенныхучастков связывания, таких как найдены в топливах); оптическая голографическая интерферометрия.Разрабатываются и новые методы, основанные на применениисовременных способов записи и анализа изображения.3.

Новые исследовательские методы. Новые методы позволяют: избежать недостатков классической радиографии, например, быстро получить требуемую информацию в реальное время; обеспечить уровень приема сигнала, соответствующийтребованиям; вести пространственное наблюдение; более точно записывать получаемую информацию; выбрать оптимальный уровень стоимости-эффективности.Телевизионная радиоскопия. Широко используется и полностьюподходит для промышленного производства, обеспечивает возможность непрерывного и динамичного наблюдения (рис.